耐溫抗鹽聚合物-2014-4.3

1、大慶高新區(qū)華龍祥化工有限公司大慶高新區(qū)華龍祥化工有限公司20142014年年4 4月月GTGT耐溫抗鹽聚丙烯酰胺耐溫抗鹽聚丙烯酰胺匯匯 報(bào)報(bào) 提提 綱綱u 三次采油技術(shù)簡(jiǎn)述三次采油技術(shù)簡(jiǎn)述u GTGT驅(qū)油機(jī)理驅(qū)油機(jī)理u 主要研究進(jìn)展主要研究進(jìn)展u 總結(jié)總結(jié) 三次采油是利用物理化學(xué)能采油三次采油是利用物理化學(xué)能采油, ,即通過(guò)改變地層、流體性質(zhì)即通過(guò)改變地層、流體性質(zhì), ,特別是特別是改變注入水的性質(zhì)改變注入水的性質(zhì)( (增加注入水的粘度增加注入水的粘度) )和油水界面性質(zhì)進(jìn)行的采油方和油水界面性質(zhì)進(jìn)行的采油方法法, ,稱為三次采油法或三次采油技術(shù)。主要三次采油的方法有化學(xué)驅(qū)稱為三次采油法或三次

2、采油技術(shù)。主要三次采油的方法有化學(xué)驅(qū) ( (聚合物驅(qū)、堿水驅(qū)、堿聚合物二元復(fù)合驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)、泡沫復(fù)合聚合物驅(qū)、堿水驅(qū)、堿聚合物二元復(fù)合驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)、泡沫復(fù)合驅(qū)等驅(qū)等) )、混相驅(qū)、非混相驅(qū)、熱采等。、混相驅(qū)、非混相驅(qū)、熱采等。 盡管多數(shù)三次采油方法成本較高盡管多數(shù)三次采油方法成本較高,從而限制了其大范圍的推廣和應(yīng)用從而限制了其大范圍的推廣和應(yīng)用, 但三次采油在水驅(qū)采出程度但三次采油在水驅(qū)采出程度3040%的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上,可進(jìn)一步將原油采收率可進(jìn)一步將原油采收率提高提高10%20%以上，仍具有廣泛的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。以上，仍具有廣泛的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。三次采油技術(shù)簡(jiǎn)述三次采油技術(shù)簡(jiǎn)述

3、GT的驅(qū)油機(jī)理與部分水解聚丙烯酰胺的驅(qū)油機(jī)理一致，可以通過(guò)提高宏觀波的驅(qū)油機(jī)理與部分水解聚丙烯酰胺的驅(qū)油機(jī)理一致，可以通過(guò)提高宏觀波及效率來(lái)提高驅(qū)油率。但在復(fù)雜的孔喉中流動(dòng)時(shí)，通過(guò)提高微觀波及效率來(lái)及效率來(lái)提高驅(qū)油率。但在復(fù)雜的孔喉中流動(dòng)時(shí)，通過(guò)提高微觀波及效率來(lái)提高驅(qū)油率卻優(yōu)于部分水解聚丙烯酰胺提高驅(qū)油率卻優(yōu)于部分水解聚丙烯酰胺。GT驅(qū)油機(jī)理驅(qū)油機(jī)理部分水解聚丙烯酰胺驅(qū)油部分水解聚丙烯酰胺驅(qū)油過(guò)程過(guò)程 GT驅(qū)油過(guò)程驅(qū)油過(guò)程功能單體的設(shè)計(jì)功能單體的設(shè)計(jì)功能單體結(jié)構(gòu)式功能單體結(jié)構(gòu)式H2CCHCH2OCH2COONa9H2CCCCH2OOH2CCH2OHOOH2COHH2CCHH2CNCH2C16

4、H33CH3ClONHOONaCH2CH3聚合物的結(jié)構(gòu)及合成方法聚合物的結(jié)構(gòu)及合成方法合成方法：膠束共聚法合成方法：膠束共聚法 根據(jù)聚合物的物理性能，系統(tǒng)的優(yōu)化了分子構(gòu)成、反應(yīng)方法、反應(yīng)條件。根據(jù)聚合物的物理性能，系統(tǒng)的優(yōu)化了分子構(gòu)成、反應(yīng)方法、反應(yīng)條件。GT的結(jié)構(gòu)示意圖的結(jié)構(gòu)示意圖影響因素：復(fù)合引發(fā)體系、影響因素：復(fù)合引發(fā)體系、pH、單體濃度、引發(fā)溫度、其他助劑、單體濃度、引發(fā)溫度、其他助劑聚合物名稱聚合物名稱固含量，固含量，水解度，水解度，分子量分子量10106 6水不溶物水不溶物GTGT89.9889.9824.324.319.619.60.0870.0871#1#909024.624.

5、620.620.60.0150.015表表1 樣品基本參數(shù)樣品基本參數(shù)CH2-CHCNH2OCH2-CHCOONa+CH2-CHRxyz熱重?zé)嶂?TGA)(TGA)分析分析第一階段：第一階段：100100左右，聚合物吸水失重。第二階段：左右，聚合物吸水失重。第二階段：300300左右，酰胺鍵降解。左右，酰胺鍵降解。第三階段：第三階段：370370左右，功能單體的失重分解。第四階段：左右，功能單體的失重分解。第四階段：400400左右，聚合物主左右，聚合物主鏈及功能單體側(cè)鏈發(fā)生熱降解。由圖可以說(shuō)明鏈及功能單體側(cè)鏈發(fā)生熱降解。由圖可以說(shuō)明,GT,GT耐溫抗鹽聚丙烯酰胺具有很好耐溫抗鹽聚丙烯酰胺具有

6、很好的抗熱降解、耐溫性能。的抗熱降解、耐溫性能。GT的的TGA分析圖分析圖XRDXRD分析分析從圖中可以看出從圖中可以看出, ,在在20附近衍射峰為寬峰，且峰線不光滑附近衍射峰為寬峰，且峰線不光滑, , 這是由聚合物的非晶這是由聚合物的非晶相造成的。相造成的。寬峰上出現(xiàn)明顯的尖峰寬峰上出現(xiàn)明顯的尖峰, ,說(shuō)明說(shuō)明GT里面有晶相存在，里面有晶相存在，GT結(jié)構(gòu)中有一定的晶體構(gòu)型，結(jié)構(gòu)中有一定的晶體構(gòu)型，對(duì)聚合物的無(wú)定形起著補(bǔ)強(qiáng)作用，說(shuō)明對(duì)聚合物的無(wú)定形起著補(bǔ)強(qiáng)作用，說(shuō)明GT的結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)固性，穩(wěn)定性能的結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)固性，穩(wěn)定性能良好。良好。GT的的XRD譜圖譜圖FTIRFTIR分析分析16

7、68cm-1處為酰胺的處為酰胺的C=O伸縮振動(dòng)峰，伸縮振動(dòng)峰，3426cm-1處為酰胺的處為酰胺的N-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)峰，峰，1454cm-1處為酰胺的處為酰胺的C-N和和N-H的混合面內(nèi)彎曲振動(dòng)峰的混合面內(nèi)彎曲振動(dòng)峰, 2776cm-1處為處為-CH2-伸縮振動(dòng)峰，伸縮振動(dòng)峰，2937cm-1處為處為-CH3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1385cm處為處為-COO-振動(dòng)吸收峰振動(dòng)吸收峰，1122、1045cm-1處處為功能單體官能團(tuán)為功能單體官能團(tuán)的振動(dòng)吸收峰的振動(dòng)吸收峰。GT的的FTIR譜圖譜圖基本性能基本性能序號(hào) 參數(shù)性能1固含量（%）882水解度（mol%）23273溶解性（

8、min）120min 4粘均分子量(106)19225粘度(mPas)45GT的物性參數(shù)的物性參數(shù)溶解性溶解性礦化度礦化度80010001800220032004500溶解時(shí)間溶解時(shí)間0.50.81h1h20min1h40min2h表表2 GT在不同礦化度鹽水中的溶解時(shí)間在不同礦化度鹽水中的溶解時(shí)間實(shí)驗(yàn)條件和方法：恒溫實(shí)驗(yàn)條件和方法：恒溫45下，恒速攪拌溶解不同礦化度下下，恒速攪拌溶解不同礦化度下5000mg/L的母液。的母液。由表可知，隨著礦化度的增加，溶解時(shí)間逐漸加長(zhǎng)。由表可知，隨著礦化度的增加，溶解時(shí)間逐漸加長(zhǎng)。增粘性增粘性與與1#相比，相比，GT在高鹽度模擬鹽水中具有很好的増粘能力，特

9、別是高硬度水在高鹽度模擬鹽水中具有很好的増粘能力，特別是高硬度水中更為明顯。中更為明顯。離子組成離子組成K+ Na+Mg2+Ca2+C+SO42-HCO3-CO32-總礦化度總礦化度1#模擬鹽水模擬鹽水9103241110102150042342#模擬鹽水模擬鹽水230023050025003718005747表表3 3 污水水質(zhì)參數(shù)表污水水質(zhì)參數(shù)表1#模擬鹽水（模擬鹽水（45 ）中聚合物粘度）中聚合物粘度/濃度關(guān)系濃度關(guān)系2#模擬鹽水（模擬鹽水（45 ）中聚合物粘度）中聚合物粘度/濃度關(guān)系濃度關(guān)系耐溫性耐溫性GT溶液粘度與溫度的關(guān)系溶液粘度與溫度的關(guān)系 （試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)污水）（試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)污水）由圖可

10、知，由圖可知，GT在現(xiàn)場(chǎng)污水中，隨著溫度的變化，表現(xiàn)出很好的增粘能力。在現(xiàn)場(chǎng)污水中，隨著溫度的變化，表現(xiàn)出很好的增粘能力。原因是在污水中存在的各價(jià)離子與原因是在污水中存在的各價(jià)離子與GT之間發(fā)生了某種特殊的相互作用，溫之間發(fā)生了某種特殊的相互作用，溫度升高有助于加強(qiáng)這種作用，導(dǎo)致溶液粘度顯著增加。度升高有助于加強(qiáng)這種作用，導(dǎo)致溶液粘度顯著增加。抗鹽性抗鹽性GT和和1#溶液粘度與溶液粘度與NaCl濃度的關(guān)系濃度的關(guān)系由圖可知，與分子量相同的普通聚丙烯酰胺由圖可知，與分子量相同的普通聚丙烯酰胺(自制自制)相比，相比， GT在鹽水中，隨著在鹽水中，隨著鹽濃度的持續(xù)增加，表現(xiàn)出很好的鹽濃度的持續(xù)增加，

11、表現(xiàn)出很好的“鹽增稠鹽增稠”效應(yīng)，有利于在礦化度很高的效應(yīng)，有利于在礦化度很高的油層條件下進(jìn)行有效驅(qū)油。油層條件下進(jìn)行有效驅(qū)油。圖圖(a) GT溶液的掃描電鏡圖溶液的掃描電鏡圖圖圖(a) GT溶液不含溶液不含NaCl 時(shí)，在水中形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)網(wǎng)孔均是鏈?zhǔn)ㄟ^(guò)功能單體基團(tuán)的時(shí)，在水中形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)網(wǎng)孔均是鏈?zhǔn)ㄟ^(guò)功能單體基團(tuán)的相互作用形成的。說(shuō)明相互作用形成的。說(shuō)明GT不同鏈上的功能基團(tuán)能夠互相聚集，產(chǎn)生了分子間的物理交聯(lián)，形成了不同鏈上的功能基團(tuán)能夠互相聚集，產(chǎn)生了分子間的物理交聯(lián)，形成了空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖圖(b) GT溶液含有溶液含有NaCl時(shí)，在水中形成了更

12、加致密的結(jié)構(gòu)，與時(shí)，在水中形成了更加致密的結(jié)構(gòu)，與(a)相比，后者結(jié)構(gòu)有些雜亂，原因相比，后者結(jié)構(gòu)有些雜亂，原因是溶液中含有是溶液中含有 NaCl，使溶劑的極性增強(qiáng)，交聯(lián)程度加劇。，使溶劑的極性增強(qiáng)，交聯(lián)程度加劇。GT濃度為濃度為2000mg/LGT濃度為濃度為2000mg/L，NaCl濃度為濃度為5000mg/L圖圖(b) GT溶液的掃描電鏡圖溶液的掃描電鏡圖 GT在在NaCl溶液中的溶液中的AFM(原子力原子力顯顯微微鏡鏡)照片照片 GT濃度濃度2000mg/L,NaCl濃度濃度 5000mg/L. （a）為二維圖像）為二維圖像 （b）為（）為（a）圖的局部放大后的圖像）圖的局部放大后的圖

13、像 圖中圖中GT在在NaCl溶液中形成了較好的交聯(lián)結(jié)構(gòu)溶液中形成了較好的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，高濃度的高濃度的NaCl對(duì)分子鏈產(chǎn)生了靜電屏蔽對(duì)分子鏈產(chǎn)生了靜電屏蔽作用，加強(qiáng)了交聯(lián)作用的相平衡，從而使聚合物在作用，加強(qiáng)了交聯(lián)作用的相平衡，從而使聚合物在NaCl溶液中的粘度下降很少。溶液中的粘度下降很少。粘度保留率粘度保留率GT溶液粘度隨時(shí)間的變化曲線溶液粘度隨時(shí)間的變化曲線GT粘度保留率：粘度保留率：78.67%；普通聚丙烯酰胺：；普通聚丙烯酰胺：31.67%，GT的粘度依時(shí)性明顯的粘度依時(shí)性明顯優(yōu)于普通聚丙烯酰胺，穩(wěn)定性能優(yōu)良。優(yōu)于普通聚丙烯酰胺，穩(wěn)定性能優(yōu)良。 實(shí)驗(yàn)條件和方法：取適量去離子水，將實(shí)驗(yàn)條件

14、和方法：取適量去離子水，將GT與分子量相同的普通聚丙烯酰胺與分子量相同的普通聚丙烯酰胺(自制自制)配制配制成成2000mg/L的聚合物溶液，的聚合物溶液， 將其置于將其置于45恒溫恒溫箱中，定時(shí)取樣，測(cè)定溶液粘度。箱中，定時(shí)取樣，測(cè)定溶液粘度。老化穩(wěn)定性老化穩(wěn)定性GT溶液粘度與老化時(shí)間的關(guān)系溶液粘度與老化時(shí)間的關(guān)系(45) 聚合物濃度聚合物濃度2000mg/L,NaCl濃度濃度 15000mg/LGT溶液粘度與老化時(shí)間的關(guān)系溶液粘度與老化時(shí)間的關(guān)系(45 ) 聚合物濃度聚合物濃度2000mg/L,CaCl2濃度濃度 1500mg/L由圖可知，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，由圖可知，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，G

15、T溶液粘度先有增加，后有小幅度下溶液粘度先有增加，后有小幅度下降，說(shuō)明在此溫度（降，說(shuō)明在此溫度（45）下，）下，GT具有良好的穩(wěn)定性，分子鏈基本沒(méi)有具有良好的穩(wěn)定性，分子鏈基本沒(méi)有熱降解。熱降解。剪切穩(wěn)定性剪切穩(wěn)定性GT溶液溶液(2000mg/L)保留粘度保留粘度與與孔隙流速孔隙流速關(guān)關(guān)系系(50)實(shí)驗(yàn)條件和方法：模擬注水井炮眼地層的孔隙流速，測(cè)定不同孔隙流速條件下，用高速實(shí)驗(yàn)條件和方法：模擬注水井炮眼地層的孔隙流速，測(cè)定不同孔隙流速條件下，用高速泵將泵將GT溶液注入巖芯，測(cè)定流出的溶液注入巖芯，測(cè)定流出的GT溶液粘度（現(xiàn)場(chǎng)污水、溶液粘度（現(xiàn)場(chǎng)污水、50）。）。 由圖可知，由圖可知，GT溶液

16、經(jīng)過(guò)剪切后，仍能保留較高的粘度，與溶液經(jīng)過(guò)剪切后，仍能保留較高的粘度，與1#對(duì)比，剪切恢復(fù)性好。對(duì)比，剪切恢復(fù)性好。粘彈性粘彈性聚合物溶液在所有剪切頻率下，均顯示出以聚合物溶液在所有剪切頻率下，均顯示出以彈性為主的流變行為彈性為主的流變行為(G /G”1)由圖可知，經(jīng)過(guò)由圖可知，經(jīng)過(guò)1200m/d的巖心剪切后，仍顯示出以彈性為主的流變行為，的巖心剪切后，仍顯示出以彈性為主的流變行為，彈性為主的流變行為有利于驅(qū)油。彈性為主的流變行為有利于驅(qū)油。實(shí)驗(yàn)條件和方法：模擬注水井炮眼地層的孔隙流速，測(cè)定不同孔隙流速條件下，用高速實(shí)驗(yàn)條件和方法：模擬注水井炮眼地層的孔隙流速，測(cè)定不同孔隙流速條件下，用高速泵

17、將泵將GT溶液注入巖芯，測(cè)定流出的溶液注入巖芯，測(cè)定流出的GT溶液粘度（現(xiàn)場(chǎng)污水、溶液粘度（現(xiàn)場(chǎng)污水、50）。）。序號(hào)序號(hào) 氣測(cè)滲透氣測(cè)滲透率率含油含油飽和度飽和度/%水驅(qū)水驅(qū)采收率采收率/%聚驅(qū)聚驅(qū)采收率采收率%總采收率總采收率/%聚驅(qū)平均采收率聚驅(qū)平均采收率% %132065.1241.598.3249.91231167.1242.38.5250.827.89329572.0843.527.4550.97430573.4544.257.2551.5GTGT驅(qū)油性能評(píng)價(jià)驅(qū)油性能評(píng)價(jià)注入方式：注入方式：75下，水驅(qū)至下，水驅(qū)至98%，注入，注入0.57pv聚合物，再后續(xù)水驅(qū)至聚合物，再后續(xù)水驅(qū)至98%。普通聚丙烯酰胺驅(qū)油普通聚丙烯酰胺驅(qū)油序號(hào)序號(hào) 氣測(cè)滲透率氣測(cè)滲透率含油含油飽和度飽和度/%水驅(qū)水驅(qū)采收率采收率/%聚驅(qū)聚驅(qū)采收率采收率%總采收率總采收率/%聚驅(qū)平均采收率聚驅(qū)平均采收率% %132265.2240.4513.4253.87230966.0241.4214.5255.9413.69329771.0942.5813.5456.12431472.4543.4513.2856.73GT驅(qū)油驅(qū)油由表可以看出，與普通聚丙烯酰胺相比，由表可以看出，與普通聚丙烯酰胺相比，GT可以明顯提高采收率，提高驅(qū)油效果?？梢悦黠@提高采收率，提高